CC BY
27
УДК 612.176.4:796+612.227:796 DOI: 10.14526/2070-4798-2019-14-2-97-102
Критерии биологической надежности растущего организма и
взрослых спортсменов
Ванюшин Ю.С.*, Федоров Н.А., Хузина Г.К., Яруллин А.Г.
Казанский государственный аграрный университет
г. Казань, Россия ORCID: 0000-0003-2667-6124, kaf.fv.kgau@mail.ru*
ORCID: 0000-0002-6515-0451, nik-f-84@mail.ru ORCID: 0000-0003-1672-1980, kaf.fv.kgau@mail.ru ORCID: 0000-0002-1232-4550, nik-f-84@mail.ru
Аннотация: Двигательная деятельность есть одно из условий изучения биологической надежности функциональных систем организма. Лимитирующим звеном в этом случае является деятельность сердца. Материалы. Определение критериев, по которым можно судить о биологической надежности растущего организма и взрослых спортсменов. Обследовались мальчики 9-10 лет, школьники 8-16 лет и взрослые спортсмены. Диапазон эффективного увеличения этих показателей находили как разницу в условиях физической нагрузки и состояния покоя. Методы исследования. Анализ и обобщение научной литературы, метод тетраполярной грудной реографии по Kubicek (1970) в модификации Ю.С. Ванюшина (2016), определение ЧСС, МОК, УОК, метод математической стаистики. Результаты. Было выявлено, что к критериям биологической надежности растущего организма и взрослых спортсменов относятся ЧСС, УОК, МОК. При этом частота сердцебиений и сердечный выброс определяются при нагрузках максимальной мощности, а ударный выброс - при нагрузке, когда хронотропная реакция не превышает 150 уд/мин. Заключение. Данные показатели деятельности сердца целесообразно использовать для контроля в учебно-тренировочном процессе детей и взрослых спортсменов. Ключевые слова: биологическая надежность, деятельность сердца, спортсмены, растущий организм, диапазон эффективного увеличения.
Для цитирования: Вашюшин Ю.С., Федоров Н.А., Хузина Г.К., Яруллин А.Г. Критерии биологической надежности растущего организма и взрослых спортсменов. Педагогико-психологиче-ские и медико-биологические проблемы физической культуры и спорта. 2019; 14(2): 97-102. DOI 10.14526/2070-4798-2019-14-2-97-102
Criteria of biological reliability of the growing body and adult
athletes
Yurij S. Vanyushin*, Nikolay A. Fedorov, Guliya K. Khuzina, Аhmet G. Yarullin
Kazan State Agrarian University Kazan, Russia ORCID: 0000-0003-2667-6124, kaf.fv.kgau@mail.ru*
ORCID: 0000-0002-6515-0451, nik-f-84@mail.ru ORCID: 0000-0003-1672-1980, kaf.fv.kgau@mail.ru ORCID: 0000-0002-1232-4550, nik-f-84@mail.ru
Abstract: Motor activity is one of the conditions for biological security of organism functional systems study. The limiting element in this case is heart activity. Materials. The criteria determination, according to which we can judge biological security of a growing organism and mature athletes. 9-10 year-old boys, 8-16 year-old schoolchildren and adults athletes were examined. The range of these indices effective increase was revealed as the difference in physical load conditions and the state of rest. Research methods. Information sources analysis and summarizing, the method of tetrapolar chest rheography according to Kubicek (1970) in modification of Yu.S. Vanyushin (2016), heart rate, maximum oxygen consumption (MOC), impact blood volume (IBV) determination, method of mathematical statistics. Conclusion. We revealed that the criteria of biological security of a growing organism and mature athletes include
heart rate (HR), IBV, maximum oxygen consumption (MOC). At the same time, heartbeat and cardiac output are determined during maximum power loads and impact ejection is determined during the load, when chronotropic reaction is no more than 150 beats/min. It is reasonable to use heart activity indices for control in educational-training process of children and adults athletes.
Keywords: biological security, heart activity, athletes, growing organism, the range of effective increase.
For citation: Yurij S. Vanyushin, Nikolay A. Fedorov, Guliya K. Khuzina, Ahmet G. Yarullin. Criteria of biological security of a growing organism and mature athletes. The Russian Journal of Physical Education and Sport. 2019; 14(2): 97-102. DOI 10.14526/2070-4798-2019-14-2-97-102
ВВЕДЕНИЕ
В 70-е годы двадцатого столетия [4] была выдвинута концепция о биологической надежности как одном из факторов постнатального онтогенеза. Она опиралась на многочисленные данные, которые свидетельствовали, что надежность функциональных систем по мере взросления организма существенно увеличивается. Это подтверждалось результатами исследований по развитию системы свертывания крови, иммунитета, функциональной организации мозга.
Биологическая надежность рассматривается как определенный уровень регулирования и соотношение элементов физиологического процесса, в результате которого обеспечивается сам процесс с его резервными возможностями, с взаимозаменяемостью звеньев, с возвратом к исходному состоянию, с лабильностью и пластичностью, гарантирующей моментальное приспособление и перестройку. Биологическая надежность означает безотказность, т.е. осуществление нормального функционирования в различных условиях. Исходя из этого можно считать, что двигательная деятельность является одним из условий для изучения биологической надежности функциональных систем организма [3]. А системой, лимитирующей развитие приспособительных реакций организма при разнообразных воздействиях, выступает сердечно-сосудистая система, и в первую очередь сердце, деятельность которого является определяющей, и все указанные свойства проявляются в онтогенезе функционирования данного органа [2, 5].
Целью исследования явилось определение критериев, по которым можно судить о биологической надежности растущего организма и
взрослых спортсменов.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
Обследовались мальчики 9-10 лет, занимающиеся лыжными гонками, в количестве 24 человек и не занимающиеся спортом в количестве 30 человек. У них в течение двух лет записывалась ЭКГ в отведении по Небу, по которой определяли частоту сердебиений. У школьников 8-16 лет в количестве 232 человек при работе на вело-эргометре повышающейся мощности методом тетраполярной грудной реографии по КиЫсек (1970), в модификации Ю.С. Ванюшина (2016), определяли ударный и сердечный выбросы крови. У спортсменов в количестве 108 человек, распределенных по типам адаптации кардиоре-спираторной системы [1], вычислялся диапазон эффективного увеличения ударного выброса, определяемый разностью между ударным выбросом при нагрузке в 200 Вт и деятельностью сердца в исходном состоянии. Физической нагрузкой являлась работа на велоэргометре повышающейся мощности от 50 до 200 Вт. Длительность каждой ступени составляла 4 мин.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
Возрастное развитие биологической надежности - это целенаправленный процесс, проявляющийся на уровне развивающегося организма. Полученные цифровые значения частоты сердцебиений в условиях относительного покоя и во время нагрузки максимальной мощности лыжников 9-10 лет в динамике двухлетних наблюдений могут быть использованы при суждении о надежности сердечно-сосудистой системы (таблица 1). Для этого нами использовался ди-
апазон эффективного увеличения частоты сердцебиений, который определялся как разность между учащением сердца при нагрузке до отказа на велоэргометре и в условиях покоя. В группе юных лыжников этот показатель с каждым годом возрастал, что характеризует повышение надежности пропульсивной функции сердца юных спортсменов и выражается в создании большего запаса прочности его функциональных возможностей. У мальчиков, не занимающихся спортом, диапазон эффективного увеличения ЧСС оставался без изменений, что свидетельствует о неизменности приспособительных функций сердца в данном возрасте. Следовательно, это демонстрирует увеличение резервных возможностей приспособительных функций сердца мальчиков, занимающихся спортом, и может быть расценено как повышение надежности регуляции сердечно-сосудистой системы в этом возрасте.
Следующим показателем процесса биологической надежности растущего организма является минутный объем крови, характеризующий адекватное снабжение тканей организма кислородом. Для того чтобы судить о расширении функциональных возможностей сердца школьников в возрасте 8-16 лет, нами определялся прирост сердечного выброса при нагрузке 1.5 Вт/кг, соотнесенный с исходным состоянием (таблица 2). Как показали результаты исследований, данный показатель с возрастом увеличивался независимо от половых различий, что указывает на возрастное увеличение биологической надежности сердечно-сосудистой системы. Нагрузки меньшей мощности 0.5 и 1.0 Вт/кг не выявили аналогичную закономерность. По-видимому, для того чтобы сделать заключение о биологической надежности физиологических систем организма, необходима нагрузка достаточно интенсивная, вызывающая определенные сдвиги в гомеостазе. Следовательно, механизм биологической надежности проявляется в экстремальных ситуациях.
Другим показателем деятельности сердца, при помощи которого, на наш взгляд, можно сделать заключение о надежности сердечно-сосудистой системы, является ударный выброс.
При физической нагрузке повышающейся мощности сердце реагирует увеличением УОК, а затем эта реакция сменяется высокими значениями ЧСС [8, 10]. Наши исследования показали [2,6], что ударный выброс увеличивается до определенной частоты сердцебиений, т.е. в этом случае, чтобы сделать предположение о надежности биологической системы, не обязательно доводить нагрузку до индивидуального предела. Исходя из этого, мы предлагали работу ступенчато-возрастающей мощности до 200 Вт в группах спортсменов, распределенных по типам адаптации кардиореспираторной системы. При этом вычислялся диапазон эффективного увеличения ударного выброса, который определялся разностью между ударным выбросом при нагрузке в 200 Вт и деятельностью сердца в исходном состоянии (таблица 3). Наибольшие величины мы получили в инотропной группе, что свидетельствует о высокой сократительной способности миокарда за счет ударного объема крови, тем самым повышается производительность сердца, так как максимальное потребление кислорода ограничено возможностями сердечной системой доставлять кислород к мышцам [7] и расширяется диапазон его функциональных возможностей. Следовательно, величина ударного выброса может быть использована как критерий биологической надежности сердечно-сосудистой системы при нагрузках повышающейся мощности. При этом предельные значения УОК получены при нагрузках, когда хронотропная реакция сердца не превышает 150 уд/мин.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Таким образом, к критериям биологической надежности растущего организма и взрослых спортсменов относятся частота сердцебиений, ударный и сердечный выброс крови, которые определяются по диапазону эффективного увеличения данных показателей. При этом частота сердцебиений и сердечный выброс определяются при нагрузках максимальной мощности, а ударный выброс - при нагрузке, когда хро-нотропная реакция не превышает 150 уд/мин.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Ванюшин Ю.С., Хайруллин Р.Р. Кардио-респираторная система как индикатор функционального состояния организма спортсменов. Теория и практика физической культуры. 2015; 7: 11-14.
2. Маркосян А.А. Надежность биологической системы - всеобщий закон онтогенеза. Ведущие проблемы советской геронтологии. 1972: 124-136.
3. Петров Р.Е., Мутаева И.Ш., Ионов А.А. Определение и оценка аэробного порога и потенциальных возможностей сердечной системы лыжников-гонщиков (юношей) на основе использования ступенчато-возрастающей вело-эргометрической нагрузки. Педагогико-психо-логические и медико-биологические проблемы физической культуры и спорта. 2018; 13(3): 187199. DOI: 10.14526/2070-4798-2018-13-3-187-199
4. Федоров Н.А. Динамика показателей кардиореспираторной системы спортсменов при физических нагрузках. Современные тенденции развития науки и технологий : сборник научных трудов по материалам VI Международной научно-практической конференции 30 сентября 2015 г. 2015; 6(III): 101-102.
5. Bassett Jr., D.R., Howley E.T., Limiting factors for maximum oxygen and determinants of endurance performance. Medicine and Science in Sports and Exercise. 2000; 32(1): 70-84.
6. Hedman K., Tamas E., Henriksson J., Bjarnegard N., Brudin L., Nyl E. Female athletes heart: Systolic and diastolic function related to circulatory dimensions. Scandiavian Journal of
Medicine & Science in Sports. 2015; 25(3): 372-381.
7. Kubicek, W.G. Development and evalution of an impedance cardic output system / W.G. Kubicek, I.N. Karnegis, R.P. Patterson et. al. Aerosp. Med. 1970; 37(12): 1208-1212.
8. Prakahs K., Sharma S. The Electrocardiogram in Highly Trained Athletes. Clinics in Sports Medicine. 2015; 34 (3): 419-431.
9. Buchheit M., Al Haddad H., Millet G.P., Lepretre P.M., Newton M., Ahmaidi S. Cardiorespiratory and cardiac autonomic responses to 30-15 intermittent fitness test in team sport players Journal of Strength and Conditioning Research. 2009a; 23: 93-100.
10. Chiappa G.R., Roseguini B.T., Alves C.N., Ferlin E.L., Neder J.A., Ribeiro J.P. Blood lactate during recovery from intense exercise: Impact of inspiratory loading. Medicine and Science in Sports and Exercise. 2008; 40: 111-116.
11. Chuang M.L., Ting H., Otsuka T., Sun X.G., Chiu F.Y., Hansen J.E., Wasserman K. Muscle deoxygenation as related to work rate. Medicine and Science in sports and Exercise. 2002; 34: 1614-1623.
12. Kennedy M.D., Haykowsky M.J., Boliek C.A., Esch B.T., Scott J.M., Warburton D.E. Regional muscle oxygenation differences in vastus lateralis during different modes of incremental exercise. Dynamic Medicine. 2006; 5(8).
13. Moalla W., Dupont G., Temfemo A., Mainfourd Y., Weston M., Ahmaidi S. Assessment of exercise capacity and respiratory muscle oxygenation in healthy children and children with congenital heart diseases. Applied Physiology, Nutrition, and Metabolism. 2008; 33: 434-440.
Таблица 1 - ЧСС у мальчиков 9-12 лет, занимающихся и не занимающихся спортом, в условиях покоя и при максимальной нагрузке
Условия Лыжники Не занимающиеся спортом
9-10 лет 10-11 лет 11-12 лет 9-10 лет 10-11 лет 11-12 лет
Покой 74,1б± 1,65 67,99± 1,11 65,03± 1,38 76,53± 1,67 75,02± 2,00 74,24± 1,73
Максимальная нагрузка
190,18± 1,67
188,78± 1,40
187,77± 1,18
191,78± 1,78
189,79± 1,53
190,13± 1,52
Таблица 2 - Диапазон эффективного увеличения УОК в группах школьников 8-16 лет при нагрузке 1,5 Вт/кг
Возраст Пол УОК
Перед нагрузкой Нагрузка 1,5 Вт/ кг Динамика увеличения
8 лет М 38,7б±0,57 44,11±8,95 5,35
Д 34,б3±1,72 2б,68±3,03 7,77
9 лет М 39,59±1,78 3б,84±2,б1 2,75
Д 35,49±0,95 38,68±8,30 3,19
10 лет М 4б,18±4,00 41,30±2,34 4,88
Д 41,47±2,14 49,04±6,28 7,93
11 лет М 48,58±2,14 55,23±2,59 6,65
Д 4б,29±2,81 52,79±5,б1 6,50
12 лет М 43,49±2,б3 б4,95±7,50 21,46
Д 50,78±3,35 54,28±1б,78 3,50
13 лет М 48,1б±3,37 44,78±4,78 3,38
Д 51,41±2,б1 5б,82±3,98 5,41
14 лет М 57,11±2,70 68,09±4,32 10,98
Д 54,89±2,4б 59,12±3,92 4,23
15 лет М 57,2б±4,б1 72,14±9,91 14,88
Д б4,2б±3,5б 71,22±3,17 6,96
16 лет М 68,32±2,77 82,27±4,50 13,95
Д 55,59±2,27 54,49±11,б1 1,10
Таблица 3 - Диапазон эффективного увеличения УОК(мл) в группах спортсменов, распределенных по типам адаптации, при нагрузке повышающейся мощности
Тип адаптации Нагрузка
50 Вт 100 Вт 150 Вт 200 Вт
Инотропный 32,37 51,95 62,17 67,72
Хронотропный 21,27 30,35 31,79 27,67
Респираторный 25,59 35,77 38,06 38,30
Хронотропно-ре-спираторный (ЧСС-МОД) 22,03 36,33 39,33 32,83
Инотропно -респираторный (УОК-МОД) 17,09 35,08 46,60 56,16
Статья поступила в редакцию: 01.04.2019
Ванюшин Юрий Сергеевич - доктор биологических наук, профессор, Казанский государственный аграрный университет, 420133, Россия, г. Казань, ул. Ямашева, дом 98 кв. 93, e-mail: kaf.fv.kgau@mail.ru
Федоров Николай Александрович - кандидат биологических наук, Казанский государственный аграрный университет, 420133, Россия, г. Казань, ул. Ямашева, дом 98 кв. 93, e-mail: nik-f-84@mail.ru
Хузина Гулина Котдусовна - кандидат сельскохозяйственных наук, Казанский государственный аграрный университет, 420133, Россия, г. Казань, ул. Ямашева, дом 98 кв. 93, e-mail: kaf.fv.kgau@mail.ru*
Яруллин Ахмет Габдуллович - старший преподаватель, Казанский государственный аграрный университет, 420133, Россия, г. Казань, ул. Ямашева, дом 98 кв. 93, e-mail: nik-f-84@ mail.ru
